RA-ENTEK机械设备典型故障的振动特性

1、1 2 力不平衡 力偶不平衡 动不平衡 悬臂转子不平衡 角不对中 平行不对中 轴承不对中 联轴节故障 结构框架/底座松动 轴承座松动 轴承等部件松动 齿轮磨损 齿轮偏心 齿轮不对中 同频占主导，相位稳定。如果只有不平衡， 1X幅 值大于等于通频幅值的80，且按转速 平方增大。 通常水平方向的幅值大于垂直方向的幅值， 但通常不应超过两倍。 同一设备的两个轴承处相位接近。 水平方向和垂直方向的相位相差接近90度。 典型的频谱 相位关系 力力 不不 平平 衡衡 典型的频谱 相位关系 力力 偶偶 不不 平平 衡衡 同频占主导，相位稳定。振幅按转速平方增 大。需进行双平面动平衡。 偶不平衡在机器两端支承

2、处均产生振动， 有 时一侧比另一侧大 较大的偶不平衡有时可产生较大的轴向振 动 。 两支承径向同方向振动相位相差180。 动不平衡是前两种不平衡的合成结果。 仍是同频占主导，相位稳定。 两支承处同方向振动相位差接近 典型的频谱 相位关系 动动 不不 平平 衡衡 悬臂转子不平衡在轴向和径向都会引起较大1X 振动。 轴向相位稳定，而径向相位会有变化。 悬臂式转子可产生较大的轴向振动，轴向振动 有时甚至超过径向振动。 两支承处轴向振动相位接近。 往往是力不平衡和力偶不平衡同时出现 典型的频谱 相 位 关 系 悬悬 臂臂 转转 子子 不不 平平 衡衡 当旋转的皮带轮、齿轮、电机转子等有几何偏心 时，会

3、在两个转子中心连线方向上产生较大的1X 振动；偏心泵除产生1X振动外，还由于流体不平 衡会造成叶轮通过频率及倍频的振动。 垂直与水平方向振动相位相差为0或180。 采用平衡的办法只能消除单方向的振动。 典型的频谱 相 位 关 系 振动特征类似动不平衡，振动以1X为主，如果弯曲靠 近联轴节，也可产生2X振动。类似不对中、通常振幅 稳定，如果2X与供电频率或其谐频接近，则可能产生 波动。 轴向振动可能较大，两支承处相位相差180度。 振动随转速增加迅速增加，过了临界转速也一样。 典型的频谱 相位关系 有资料表明现有企业在役设备3050存在 不同程度的不对中，严重的不对中会造成设备 部件的过早损坏，

4、同时会造成能源的浪费。 不对中既可产生径向振动，又会产生轴向振动 ；既会造成临近联轴节处支承的振动，也会造 成远离联轴节的自由端的振动。不对中易产生 2X振动，严重的不对中有时会产生类似松动的 高次谐波振动。 相位是判断不对中的最好判据。 角不对中产生较大的轴向振动，频谱成分为1X 和2X；还常见1X、2X或3X都占优势的情况。 如果2X或3X超过1X的30到50，则可认为是 存在角不对中。 联轴节两侧轴向振动相位相差180度。 典型的频谱 相位关系 角角 不不 对对 中中 典型的频谱 相 位 关 系 平平 行行 不不 对对 中中 平行不对中的振动特性类似角不对中，但径向 振动较大。 频谱中2

5、X较大，常常超过1X，这与联轴节结构 类型有关。 角不对中和平行不对中严重时，会产生较多谐 波的高谐次（4X8X）振动。 联轴节两侧相位相差也是180度。 轴承不对中或卡死将产生1X, 2X轴向振动，如 果测试一侧轴承座的四等分点的振动相位，对 应两点的相位相差180度。 通过找对中无法消除振动，只有卸下轴承重新 安装。 典型的频谱 相位关系 轴轴 承承 不不 对对 中中 如果联轴节的短节过长或过短，通常会产生明显的3X 振动。 齿型联轴节卡死会引起轴向和径向振动，通常轴向大 于径向，频谱以1X为主，兼有其它谐频，也有出现4X 为主的实例。 振动随负荷而变，1X明显。 松动的联轴节将引起啮合频

6、率及叶片通过频率的振动 ，其周围分布1X旁瓣。 联联 轴轴 节节 故故 障障 对 中 不 良 设 备 的 轴 心 轨 迹 松动本身不是纯粹松动本身不是纯粹 的故障，不会直接的故障，不会直接 产生振动，但它可产生振动，但它可 放大故障的作用。放大故障的作用。 A 结 构 框 架 或 底 座 松 动 B 轴 承 座 松 动 C 轴 承 等 部 件 配 合 松 动 A. 结 构 框 架/ 底 座 松 动 振动特征: 类似不平衡或不对中，频谱主要以1X为主。 振动具有局部性，只表现在松动的转子上。 同轴承径向振动垂直，水平方向相位差0或180度。 底板连接处相邻结合面的振动相位相差180度。 如果轴承

7、紧固是在轴向，也会引起类似不对中的轴向振动 。 包括如下几方面的故障 支脚、底板、水泥底座松 动/强度不够； 框架或底板变形；紧固螺 丝松动。 B. 由于结构/ 轴承座晃动或开裂引起的松动 振动特征: 主要以2X为特征(主要是径向2X超过1X的50%) 幅值有时不稳定 振动只有伴随其它故障如不平衡或不对中时才有表现，此 时要消除平衡或对中将很困难。 在间隙达到出现碰撞前，振动主要是1X和2X；出现碰撞后 ，振动将出现大量谐频。 包括如下几方面的故障 结构或轴承座开裂 支承件长度不同引起的晃动 部件间隙出现少量偏差时( 尚无碰撞) 紧固螺丝松动。 C. 轴承在轴承座内松动或部件配合松动 振动特征

8、: 常常出现大量的高次谐频，有时10X，甚至20X，松动严 重时还会出现半频及谐频 (0.5X, 1.5X.) 成分。 半频及谐频往往随不平衡或不对中等故障出现。 振动具有方向性和局部性。 振动幅值变化较大，相位有时也不稳定。 包括如下几方面的故障 轴承在轴承座内松动 轴承内圈间隙大 轴承保持架在轴承盖内松动 轴承松动或与轴有相对转动 转子在转动过程中与定子的摩擦会造成严重的设备故障 在摩擦过程中, 转子刚度发生改变从而改变转子系 统的固有频率, 可 能造成系统共振。 往往会激起亚谐波振动(1/2X, 1/3X.), 严重时出现大量的谐频(1/2X, 1.5X, 2.5X.)，并伴随有噪音。

9、轴径和滑动轴承钨金干摩 电动机转子与定子接触 叶轮与扩压器口接触 汽轮机叶片与静叶 严严 重重 摩摩 擦擦 轻轻 微微 摩摩 擦擦 轴与汽封摩擦 联轴器罩摩轴 皮带摩擦皮带罩 叶片摩擦外罩 典型的摩擦波形 润 滑 油 不 足 引 起 的 频 谱 有资料显示仅有1020 的轴承达到或接近设计 寿命. 其余部分因为如下 各种原因达不到设计寿命: 润滑不当, 使用错误的润滑 剂；润滑剂或轴承内混入赃 物或杂质；运输或存放不当 ；选型不当、安装错误等. 振动监测的最终目的是通 过跟踪轴承状态了解何时 需要更换轴承. 位移：不易用于轴承的 监测。 加速度：可早期发现轴 承的故障征兆，应与速 度联用。 使

10、用包络技术或gSE 监 测 参 数 的 选 择 第一阶段：轴承故障出现 在超声段20K 60KHz, 它 们可用gSE、高频(HFD)g来 测量、评定。例如：某轴 承在第一阶段的尖峰能量 值为0.25gSE(实测数值与 测试位置和机械转速有关) 。 第二阶段：轻微的轴承故 障开始“敲击”出轴承元 件的固有频率段，一般在 5002KHz范围内；本阶段 后期表现为在固有频率附 近出现边频（例：0.25gSE 0.5gSE ） 滚 动 轴 承 故 障 谱 特 征 (1) 第三阶段：轴承出现磨 损故障频率和谐波出现 ； 磨损发展时出现更 多故障频率谐波，并且 边带数目增多，振动尖 峰能量值继续增大。

11、第四阶段：这一阶段甚 至影响1X分量，并引起 其它倍频分量2X、3X等 的增大。轴承故障频率 和固有频率开始“ 消 失” 被随机振动或噪 音代替，高频量和尖峰 能量值很大。 滚 动 轴 承 故 障 谱 特 征 (2) 滚 动 轴 承 故 障 频 谱 滚 动 轴 承 故 障 前 后gSE 谱 滑动轴承摩擦后期通常出现一系 列倍频成分（多达10X20X）。 老的滑动轴承往往产生垂直方向 比水平方向振幅更大的振动。 间隙过大的滑动轴承可能会导致 不平衡、不对中等引起的振动更 大。摩擦/间隙过大的频谱 油膜振荡 松动，1/2X, 1/3X等成 分，随负荷变化较大 乌金脱落，1/2X及谐频 ，幅值小于松动谱 瓦块损坏，1/3X涡动， 调油温有效 滑 动 轴 承 损 坏 及 松 动 频 谱 正常的频谱出现所有转轴 的1X和啮合频率(GMF)。 齿轮啮合频率的两侧有转 速边带，其峰值较小。 齿磨损：齿轮固有频率出 现，且有磨损齿轮所在轴 的转速边带 磨损